近海環(huán)境下不銹鋼管道的腐蝕問(wèn)題
某海島輸電工程項(xiàng)目中,采用0Cr18Ni9Ti不銹鋼無(wú)縫管道進(jìn)行水系統(tǒng)輸送。室外管路表面處理方式為噴砂處理。該系統(tǒng)管道在投用10個(gè)月后,發(fā)現(xiàn)室外管道表面銹蝕比較嚴(yán)重,出現(xiàn)較多的銹跡?,F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)管道表面銹跡處理發(fā)現(xiàn),此銹跡為浮銹,只需用拉絲布擦拭即可清除掉銹跡。為徹底弄清室外不銹鋼管道短時(shí)間產(chǎn)生銹蝕的原因,解決不銹鋼管道運(yùn)行壽命的問(wèn)題。本文就高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等復(fù)雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因進(jìn)行綜合分析,重點(diǎn)分析高濕度海風(fēng)及鹽霧中氯離子對(duì)不銹鋼管道表面腐蝕破壞的機(jī)理,并提出一些列防腐措施,為以后同類工程的實(shí)施提供有效的解決辦法。
一、腐蝕原因綜合分析
1.1 管道化學(xué)成分分析
用材質(zhì)分析儀對(duì)不銹鋼管道化學(xué)成分進(jìn)行分析,結(jié)果表明:管道化學(xué)成分符合0Cr18Ni9Ti牌號(hào)的要求。
1.2 海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕分析
海洋大氣環(huán)境與內(nèi)陸大氣環(huán)境有很多區(qū)別,對(duì)不銹鋼管道腐蝕分析時(shí),需要考慮高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等多種因素。
1.2.1 高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺
在海洋環(huán)境下的海風(fēng)、海浪比較頻繁,海風(fēng)引起的海浪使得海水中的大量鹽液與大氣混合,使得大氣中還有大量鹽分,而這些鹽分中還有大量的氯離子,這些鹽分中的氯離子具有較高的電導(dǎo)率,容易形成電解質(zhì)溶液,在金屬表面形成微電池,增強(qiáng)了腐蝕的活性,破壞金屬表面的鈍化膜。
海洋環(huán)境下在溫度較高的情況下,大量的海水產(chǎn)生霧化現(xiàn)象,形成大量鹽霧,而鹽霧的主要成分與海水及其相似,對(duì)不銹鋼管道的表面也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。產(chǎn)生腐蝕的主要原因還是鹽霧中的大量氯離子。鹽霧對(duì)不銹鋼管道表面的腐蝕的主要形式還是電化學(xué)腐蝕。鹽霧對(duì)不銹鋼管道產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕過(guò)程如下:鹽霧中含有大量鈉離子和氯離子,鹽霧對(duì)不銹鋼管道表面的腐蝕是大量的氯離子所造成的;氯離子具有強(qiáng)大的穿透能力,很容易穿透金屬表面的氧化層和保護(hù)層,與金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)形成電化學(xué)腐蝕。當(dāng)鹽霧沉降到不銹鋼管道表面時(shí),由于鹽霧中還有大量水氣,首先形成鹽水膜將不銹鋼管道表面罩住,這時(shí)不銹鋼管道表面相當(dāng)于浸在含有氧的氯化鈉溶液中,不銹鋼管道表面會(huì)構(gòu)成原電池的兩個(gè)極,產(chǎn)生腐蝕。因此,鹽霧腐蝕與鹽水腐蝕在機(jī)理方面不同,鹽霧腐蝕性更高。
1.2.2高溫、高濕環(huán)境
海洋環(huán)境下的溫度和濕度相比內(nèi)陸環(huán)境而言,都要大得多。高溫、高濕的環(huán)境使得海水蒸發(fā)速度加快,蒸發(fā)的大量水蒸氣對(duì)不銹鋼管道的腐蝕影響很大。水蒸汽作為良好的傳媒,加劇了各種離子的傳輸速度,充當(dāng)了良好的腐蝕介質(zhì),隨著攜帶者大量氯離子的水分向管道內(nèi)部滲透,產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕。
1.2.3其他因素
海浪的沖擊作用,對(duì)不銹鋼管道表面電解質(zhì)溶液起了攪拌和更新作用,與此同時(shí)海浪的沖刷使已銹蝕的銹層脫落,加速了腐蝕的進(jìn)度 。不銹鋼管道表面海生生物的生長(zhǎng)能嚴(yán)重破壞原物體的保護(hù)層 (如拋光管道表面的鈍化膜)使管道受到腐蝕破壞,同時(shí)海生生物的代謝產(chǎn)物(含有硫化物)使不銹鋼管道的腐蝕環(huán)境進(jìn)一步惡化,導(dǎo)致了腐蝕作用的加劇 。倘若管道所處的區(qū)域是酸雨區(qū),管道腐蝕的速度也與酸雨的PH值成正比。
二、不銹鋼管道防腐措施
2.1 從管道材質(zhì)入手,嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。
對(duì)不銹鋼管材及管件進(jìn)行嚴(yán)格入場(chǎng)檢驗(yàn)。以確保材料符合要求。在選材上從經(jīng)濟(jì)性和功能兩方面綜合考慮,在特殊的運(yùn)行條件下,可考慮選用抗腐蝕能力更強(qiáng)的含鎳高的奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鈦及鈦合金、玻璃鋼等。選材時(shí),適當(dāng)增加管材及管件的腐蝕裕量,以滿足管道系統(tǒng)的使用壽命要求。
2.2 表面涂覆層保護(hù)
目前針對(duì)于環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕的情況,除了選用抗腐蝕能力強(qiáng)的材質(zhì)外,還可以通過(guò)不銹鋼管道表面進(jìn)行涂料涂裝的方法提高抗腐蝕能力。針對(duì)于不銹鋼管道基材表面比較光滑,常規(guī)的防腐涂料在其表面附著力比較差的問(wèn)題,目前研制出了一種用于海洋環(huán)境的不銹鋼防腐的有效涂料――環(huán)氧粉末涂料。該涂料是一種完全不含溶劑,以粉末形式噴涂成膜的新型涂料。
2.3 電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)方法主要有設(shè)置保護(hù)器保護(hù)、陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)方法。(1)保護(hù)器保護(hù)方法是指將電極電勢(shì)較低的金屬與被保護(hù)金屬連接在一起,形成原電池。電極電勢(shì)較低的金屬作為陽(yáng)極被溶解,被保護(hù)的金屬作為陰極避免了腐蝕。(2)陰極保護(hù)方法是指外加直流電源,將被保護(hù)金屬接到負(fù)極上作為陰極,使得被保護(hù)金屬的電位向負(fù)調(diào)節(jié),進(jìn)入E-pH圖的不腐蝕區(qū);將廢舊金屬接到正極上,作為陽(yáng)極使得廢舊金屬腐蝕而保護(hù)陰極的方法。(3)陽(yáng)極保護(hù)方法是指采用外加直流電源,將被保護(hù)金屬接到正極上最為陽(yáng)極,電極電勢(shì)向正方向移動(dòng)(即陽(yáng)極極化),進(jìn)入E-pH圖的鈍化區(qū),使被保護(hù)金屬“鈍化”而得到保護(hù)。
三、結(jié)論
在材質(zhì)符合要求的前提下,高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等復(fù)雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因主要是氯離子引起的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕??梢酝ㄟ^(guò)改變管道表面處理方式、選取抗腐蝕能力更強(qiáng)的材料、不銹鋼管道表面涂層或電化學(xué)保護(hù)等方法抑制或消除不銹鋼管道的腐蝕。希望以上方法對(duì)以后同類工程的遇到此類問(wèn)題有很大幫助。
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